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制种玉米机械化收获,助推制种产业提质增效

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     来源:科技日报


      原标题:良种遇良“机”——甘肃农业大学科研团队为制种玉米机械化收获提供解决方案


      十月的河西走廊,风景壮丽,百万亩制种玉米喜迎丰收。


  近日,在甘肃省张掖市甘州区党寨镇汪家堡村四社制种玉米基地,一款名为4YZPS-4B型的制种玉米收获机一下田就吸引了种植户和种业公司负责人的眼球。只见它在制种田中来回穿梭,玉米植株整齐进入割台,通过低损摘穗、柔性输送和强力排杂,一颗颗饱满的玉米果穗一倾而下,进入种箱。


  “这款收获机给我们帮了大忙,解决了制种玉米收获仍然靠人工作业的问题。”张掖市天宇种业有限责任公司总经理刘晓冬表示,“这得感谢甘肃农业大学教授赵武云和他的科研团队。”


  科技日报记者了解到,4YZS-4A型和4YZPS-4B型制种玉米收获机是甘肃农业大学特色作物收获团队在国家特色油料产业技术体系岗位科学家、机电工程学院院长赵武云带领下,针对制种玉米收获低损失、低损伤的作业要求,通过校企合作研发的成果。它们在一定程度上有效解决了制种玉米机械化收获无机可用的问题。


  立足实际直面问题保生产


  玉米是我国第一大粮食作物。玉米产业的稳定发展直接关系到我国粮食安全和国计民生,优质玉米种子生产直接影响我国玉米的收成和农民的收入。制种玉米产业的发展不仅促进了农业增效、农民增收和农村发展,还对保障全国粮食生产用种安全起到了重要作用。


  甘肃省张掖市是全国最大的玉米制种基地,玉米制种面积达110万亩。抽雄、收获这两个环节是制种玉米生产用工的“大头”。目前来说,国内制种玉米基地虽然在其他环节机械化水平较高,但机械化抽雄、机械化收获始终是“老大难”问题。


  “甘肃省制种田为一户一块地,多为分散的小田地块。其中,很多地块又是最近两年才平整的田地。地力不均导致苗势不均,更加大了收获作业难度。”赵武云说,315万亩的制种玉米种植面积与6亿多亩的商品玉米相比,规模不大,所以,国内大型农机企业对制种玉米收获关注度也不高。


  同时,受品种、种植模式、农艺性状和地况影响,国外制种玉米收获机在我国制种玉米主产区不能充分发挥其作业效率和作业质量,机具价格昂贵,且使用国外机具对我国制种玉米品种数据、制种数据存在安全风险,无法推广应用。因此,我国目前还没有专用的制种玉米收获机产品,制种玉米收获基本上采用人工作业方式。


  “但人工作业成本高,收获制种玉米需要大量的劳动力。”赵武云说。


  甘肃省张掖市农业机械化技术推广站站长王林告诉记者,制种玉米适收期集中在20天左右,致使收获季高峰期用工费达人均400元/天。收获成本的不断攀升,降低了农户的收入,影响了制种玉米产业可持续发展。


  在相关部门的支持下,2020年开始,赵武云开始带领团队研发制种玉米收获机。


  找准路子联合攻关共创新


  研发伊始,团队就面临选择研发路线这一问题:是参照国外机型,走专用、高效果穗收获路径,还是走商品玉米、制种玉米兼收,果穗收获和扒皮作业集成的路径?


  “制种玉米能否实现机械化收获,种业公司的认同是关键。”赵武云说,团队成员深入张掖、酒泉、武威等河西制种玉米基地,与种业公司、市县农机推广部门、农机经销商、农机合作社等机构的代表召开座谈会,了解大家对制种玉米机械化收获的要求。


  经过调研分析,大家一致认为:制种玉米收获必须立足国情,兼顾高质和高效,走“商品玉米、制种玉米兼收,果穗收获和扒皮作业集成”的高性价比技术路子。


  商品玉米、制种玉米兼收,意味着合作研发企业在河西走廊地区商品玉米机械化收获方面具有优势。团队经过查阅河西走廊地区玉米收获机销售数据和实地调研,最终决定与中国农业发展集团山东巨明机械有限公司开展联合攻关。


  “制种玉米机械化收获要走一条有所为、有所不为的路子——不适合机械化收获的粉质型玉米品种仍建议采取人工收获的方式,硬质型玉米品种就要考虑采用机械化收获。”在赵武云看来,机械化收获不单纯是机具的问题,而是要从耕地、种子、栽培等多个维度联合发力,提供适宜机收作业的工况条件。


  “我国在工程材料、加工工艺方面与国外存在差距。”赵武云说,“这就意味着我们必须走一条适合国情、自主创新的技术路径。”


  总损失率、籽粒破碎率、果穗含杂率是制种玉米收获机的主要作业性能指标,研发减损失、减损伤、低含杂的制种玉米收获机是团队的重要目标,团队与企业成立了研发组,针对低损摘穗、减损输送、强力排杂、快速清种等关键技术开展协同攻关。


  突破多项关键技术制良机


  2022年7月,团队研制出了割台试验台架,并通过理论创新和大量试验,突破了低损摘穗、柔性输送等关键技术。


  2022年9月,4YZS-4A型制种玉米收获机亮相张掖市甘州区党寨镇汪家堡村四社制种玉米试验基地。团队针对制种玉米植株性状,对机具反复调试。经过市区两级农机推广部门技术人员测试,作业性能指标符合国标要求,初步解决了制种玉米机械化收获无机可用的问题。


  “但这还不够。”赵武云对团队有更高的要求。


  2022年9月20日,制种玉米机械化收获技术座谈会在张掖召开。与会代表对制种玉米收获机存在的问题、今后的研发方向提出了建议。代表们建议在覆胶摘穗板、柔性拨禾链复合材料制备、加工工艺等方面进行改进,提高可靠性;希望能实现摘穗、剥皮联合收获,并实现制种玉米、大田玉米兼收;剥皮机与跑步机能实现快速置换,可针对不同品种、不同种植模式开展适应性收获试验。


  2023年,团队在覆胶摘穗板、柔性拨禾链等关键部件的设计和材料制备、加工工艺方面与中国农业发展集团山东巨明机械有限公司开展联合攻关,研发了国内首台可加载在联合收获机上的制种玉米剥皮机。该制种玉米剥皮机可与商品玉米剥皮机实现互换,实现制种玉米摘穗和剥皮一体化作业,打破了国外制种玉米收获机不能摘穗、剥皮一体作业的限制,为制种玉米机械化提供了符合中国国情的解决方案。


  团队研发的4YZPS-4B型制种玉米收获机于2023年9月亮相张掖、酒泉两地先后召开的制种玉米收获现场会。该收获机针对不同品种、不同种植模式的制种玉米,通过机具结构参数、工作参数优化调整,实现了比较理想的作业效果,受到了与会代表的一致好评。后续,机具将在甘肃省敦煌种业集团股份有限公司制种玉米基地上进行耐久性、可靠性试验,争取尽早完成产品熟化定型,以破解我国制种玉米收获无好机可用的难题。


  中国农业发展集团山东巨明机械有限公司总经理崔守波表示,他们与甘肃农业大学赵武云团队合作研发,通过快速置换收获附件,机具的适应范围更广。机具可实现大田和制种玉米兼收,增加了每年的收获作业时间,提升了机具性价比。


  “下一步,我们将加快产品熟化定型,为我国制种玉米优质高效机械化收获提供装备支撑。”崔守波告诉记者。

  “创新永远在路上。”赵武云表示,摘穗板间隙自适应控制、新型复合材料、专用制种玉米收获割台等新技术、新材料、新装置的研发是团队的下一个目标。为我国制种玉米提供智能化、高性价比的优质高效收获机,将是他们团队的努力方向。(记者 颉满斌)


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